易错十六 磁场对通电导线的作用力《电工技术基础与技能》四川省（对口招生）电子信息类 易错题精讲

四川省（对口招生）《电工技术基础与技能》 易错题精讲 易错点十六 磁场对通电导线的作用力 例1 （24单招，选择题）通电导体在磁场中受力的方向用什么来判定。( ) A.左手定则 B.右手定则 C.安培定则 D.楞次定律 【错解】C 【错因】对磁场对通电导线的作用力方向判断掌握混淆。 【正解】A 【解析】通电直导体在磁场内的受力方向、电流方向、磁感应强度方向三者都符合左手定则。正确答案为A。 【避错攻略】 磁场对通电导线的作用力即安培力，是电磁学中描述磁场与电流相互作用的核心概念，以下从公式、方向判断、特殊情况及应用等方面展开分析： 1、 安培力的大小公式 安培力的大小由公式 决定，其中： ：磁感应强度（描述磁场强弱和方向的物理量，单位：特斯拉，T）； ：导线中的电流强度（单位：安培，A）； ：导线在磁场中的有效长度（单位：米，m）； ：电流方向与磁场方向的夹角（ ）。 二、安培力的方向判断（左手定则） 安培力的方向垂直于电流方向和磁场方向所决定的平面，需用左手定则判断： 1.伸开左手，使大拇指与其余四指垂直，且都在同一平面内； 2.让磁感线垂直穿过手心（若磁场不垂直，需分解磁场或调整手心方向）； 3.四指指向电流的方向（正电荷定向移动的方向，或导线中电流的实际流向）； 4.大拇指所指的方向就是安培力的方向。 三、特殊情况分析 根据 的不同，安培力的大小会出现极值： 1.当 （电流方向与磁场方向垂直）时， ，安培力最大， ； 2.当 或 （电流方向与磁场方向平行）时， ，安培力为 （导线不受安培力）。 四、典型应用与实例 1.电动机原理：通电线圈在磁场中受安培力转动，将电能转化为机械能； 2.电流天平：利用安培力与重力平衡，测量磁感应强度或电流； 3.平行导线的相互作用：同向电流相互吸引，反向电流相互排斥（本质是导线电流产生的磁场对另一导线电流的安培力）。 五、易错点提醒 1.安培力的方向一定垂直于电流和磁场的方向，但电流与磁场的方向不一定垂直（ 可任意）； 2.左手定则中，“磁感线穿手心”需结合磁场方向调整手心朝向（如磁场向右，手心朝左；磁场向里，手心朝外）； 3.安培力是“磁场对电流的作用力”，与“电流产生磁场”是两个不同的物理过程（前者是力的作用，后者是电流的磁效应）。 1.将通电直导线放入磁场中，导线会受到安培力的作用。关于安培力，下列说法错误的( ) A.安培力的大小与通电导线的电流大小、导线长度及磁感强度有关 B.导线与磁场平行时，受到的安培力最小，而导线与磁场垂直时，受到的安培力最大 C.安培力的方向与磁感强度的方向相同 D.安培力的方向、电流方向、磁场方向三者相互垂直 【答案】C 【解析】安培力的公式为F=BILsinθ （θ为电流与磁场的夹角），因此A选项正确，安培力大小与电流、导线长度、磁感强度均有关。当导线与磁场平行时， θ=0∘1 F=0 （安培力最小）；当导线与磁场垂直时， θ=90∘, F=BIL (培力最大），因此B选项正确。根据左手定则，安培力的方向同时垂直于电流方向和磁场方向，即三者相互垂直，因此安培力方向与磁感强度方向不可能相同，C选项错误，D选项正确。 2.如图1所示，处在磁场中且垂直于纸面的载流导体，受到的磁场力的方向为( ) 图1 A.水平向左 B.水平向右 C.垂直向上 D.垂直向下 【答案】D 【解析】根据左手定则，磁感线穿过手心，四指指向电流方向，大拇指方向为垂直向下。 3. 如图2所示，磁场对导体ab的作用力的方向为 ( ) 图2 A. A.水平向左 B.水平向右 C.垂直向上 D.垂直向下 【答案】C 【解析】图中磁场方向垂直纸面向里（用 × 表示），电流方向水平向右（从 a 到 b）。 根据左手定则：磁感线垂直穿过手心（手心朝纸面向里），四指指向电流方向（水平向右），大拇指指向垂直向上，因此导体 ab 受到的磁场力方向为垂直向上。故正确答案为C。 1. 下列通电导体在磁场中的受力符合左手定则的是 ( ) A B C D 【答案】B 【解析】左手定则回顾：伸开左手，使：磁感线垂直穿入手心，四指指向电流方向，大拇指所指方向，就是安培力方向。选项 A：磁场方向：水平向右，电流方向：垂直纸面向外（⊙）。分析：手心朝左（让磁感线穿入手心），四指指向外，大拇指应向上。图中受力向下，错误。选项 B：磁场方向：垂直纸面向外（・，表示磁感线从纸里指向你），电流方向：水平向左。分析：磁感线向外，所以手心要朝向纸面内（让磁感线穿入手心）。四指指向电流方向（水平向左）。此时大拇指的方向为竖直向上，与图中受力方向完全一致。结论：符合左手定则，正确。选项 C：磁场方向：垂直纸面向里（×，表示磁感线指向纸内），电流方向：水平向右。分析：磁感线向里，手心要朝向纸外。四指指向电流方向（水平向右）。此时大拇指的方向为竖直向上，但图中受力向下，错误。选项 D：磁场方向：竖直向上，电流方向：垂直纸面向里（⊗）分析：磁感线向上，手心要朝下。四指指向电流方向（向里）。此时大拇指的方向为水平向右，但图中受力向左，错误。 关键易错点提醒：判断时最容易搞反的是手心朝向，一定要记住：磁感线是 “穿入手心”，而不是 “穿出”。B 选项里磁场向外，所以手心要朝里，四指指向电流方向，大拇指自然向上，这才是正确的受力方向。 2.导体和矩形线框都通有电流，方向如图3所示，若矩形线框可以移动，则矩形线框受到安培力将向_____运动。 ( ) 图3 A.左 B.右 C.上 D.下 【答案】A 【解析】判断长直导线产生的磁场方向根据安培定则（右手螺旋定则）：长直导线电流向上，导线右侧的磁场方向为垂直纸面向里，且离导线越近，磁感应强度越大。分析线框各边受到的安培力线框的四条边中，上下两条边的电流方向相反，所处磁场的平均磁感应强度相同，因此它们受到的安培力大小相等、方向相反，相互抵消。左边：电流方向向上，与长直导线电流同向，根据 “同向电流相互吸引”，线框左边受到向左的吸引力；右边：电流方向向下，与长直导线电流反向，根据 “反向电流相互排斥”，线框右边受到向右的排斥力。比较两边安培力的大小线框左边离长直导线更近，磁感应强度更大；右边离导线更远，磁感应强度更小。根据安培力公式 F=BIL，线框左边受到的向左的吸引力大于右边受到的向右的排斥力，合力方向向左。因此，矩形线框受到安培力将向左运动。答案为A。 3.载流直导线长0.5m，通过的电流为2A，匀强磁场的磁感应强度为2T，方向如图4所示。 图4 （1）求载流直导线所受磁场力的大小和方向； （2）当载流直导线放在图中虚线所示位置时，所受磁场力的大小和方向又如何？ 【答案】(1)2N水平向右;(2)2N垂直导体右下方向 【解析】（1）竖直导线的安培力分析 大小：电流与磁场垂直（θ=90∘）F=BIL=2×2×0.5=2,N 方向（左手定则）：磁感线垂直穿入手心（磁场向外，所以手心朝纸内），四指指向电流方向（向上），大拇指指向：水平向右 （2）斜向导线的安培力分析 大小：电流方向仍与磁场垂直（磁场始终垂直纸面，θ=90∘）F=BIL=2×2×0.5=2N 方向：磁感线垂直穿入手心（磁场向外，手心朝纸内），四指指向电流方向（斜向右上 30°） 此时大拇指的方向：垂直于导线，指向右下方，与电流方向成 90°角。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $